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Patch-Clamp Messungen verschiedener Neuronen mit anschließender Simulation an Hand des Izhikevich Modells

Patch-Clamp Messaufbau

Die theoretischen Neurowissenschaften, oder auch die Computational Neuroscience, sind geprägt von ihrer starken interdisziplinären Ausrichtung. Um die informationsverarbeitenden Eigen-schaften des Nervensystems verstehen zu lernen, wird eine enge Zusammenarbeit zwischen der Biologie, der Mathematik, der Physik, der Informatik und noch einigen anderen Wissenschaften benötigt. Das wohl wichtigste methodische Werkzeug dabei ist die mathematische Modellierung von verschiedenen Bestand-teilen des Nervensystems. Dazu zählen die Neurone, die in dieser Arbeit, sowohl experimentell, wie auch simulativ unter-sucht werden sollen.

Zum einen soll ein dynamisches Modell, unter anderem nach Vorbild des Izhikevich, von differenzierten SH-SY5Y Zellen, einer humanen neuro-blastoma Zelllinie, und zum anderen von Horizontalzellen der Maus-Retina gebildet werden. Das Izhikevich Modell vereint die biologische Bedeutung des Hodgkin-Huxley Modells mit der berechnungs-effizienten Methode des „integrate-and-fire“ Modells. Mit Hilfe der Model-lierungen sollen so die dynamischen Eigenschaften dieser Neurone untersucht und quantifiziert werden. Parameter, die für die mathematische Modellierung nötig sind, werden in Patch-Clamp Versuchen gewonnen.

Arbeitspakete:

  1. Entwicklung von Patch-Clamp Protokollen, sowie anschließende Messungen von SH-SY5Y Zellen, bzw. Horizontalzellen der Maus Retina zur Gewinnung aller Parameter zum Aufbau des Izhikevich und Hodgkin-Huxley Modells
  2. Entwicklung, Programmierung und Validierung des Izhikevich Modells, sowie des Hodgkin-Huxley Modells in MATLAB oder Python

Voraussetzungen:

  • Grundlagen über Neuronen und deren biophysikalisches Verhalten
  • Grundlagen in MATLAB, Python oder einer anderen Programmiersprache
  • Großes Interesse an einer interdisziplinären Arbeit, der theoretischen Neurowissenschaften und der mathematischen Modellierung

Beginn: ab sofort

Sprache: Deutsch oder Englisch

Kooperation:

Dieses Projekt findet in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Tierphysiologie statt und wird durch Herrn Prof. Dr. rer. nat. A. Feigenspan unterstützt.

Betreuer:

Dr.-Ing. Thomas Pircher

  • Tätigkeit: Wiss. Mitarbeiter
  • Adresse:
    Raum 1.624
  • Telefonnummer: +49 9131 85-29456
  • E-Mail: pi@ipat.fau.de